Чи впливає обробка поверхні на характеристики затягуванняболти? так Для зменшення похибки дисперсії коефіцієнта моменту затягування болта та підвищення корозійної стійкості кріпильні вироби зазвичай піддають поверхневій обробці. Однак різна обробка поверхні має значний вплив на коефіцієнт тертя різьбових кріплень, що в кінцевому підсумку впливає на характеристики затягування болтів. Поєднуючи відповідні знання про кріплення, нижче аналізується вплив обробки поверхні на характеристики затягування болтів.
I. Теоретичний аналіз впливу коефіцієнта тертя на коефіцієнт крутного моменту болта
1. Момент затягування болтового з’єднання
1.1 Тертя в гвинтових парах трикутних болтів
За формою контактної поверхні тертя в рухомих парах можна розділити на плоске тертя, тертя похилої площини та тертя в пазах. Для спрощення розрахунку сили тертя в рухомих парах, незалежно від геометричної форми двох елементів кінематичної пари рухомої пари, контакт двох компонентів з різними геометричними формами можна розглядати як рухому пару, що контактує вздовж однієї площини (як показано на малюнку 1), а формулу розрахунку її сили тертя можна рівномірно виразити формулою (1):
Тертя канавок: пара трикутної різьби, що обертається, може приблизно сприймати рух гайки на гвинті як рух клиноподібного-повзуна по похилій поверхні канавки, тобто комбінацію тертя канавки та тертя похилої площини. У цей час кут канавки дорівнює 90 градусам - (як показано на малюнку 2).
1.2 Момент затягування болтів
Загальний крутний момент, необхідний під час процесу затягування болта, складається з двох частин: момент затягування для подолання тертя пари різьби та момент тертя між головкою болта або гайкою та опорною поверхнею.
2. Коефіцієнт крутного моменту болтового з’єднання
Загальний крутний момент болта ділиться на три частини, а саме споживання тертя на опорній поверхні болта, споживання тертя різьби та споживання попереднього натягу (як показано на малюнку 3).
З таблиці 1 видно, що в процесі затягування енергія, яка споживається на тертя об опорну поверхню болта, становить близько 50%, споживання на тертя різьби становить близько 40%, споживання роботи попереднього натягу становить близько 10%. За того самого моменту затягування, коли коефіцієнт тертя змінюється на 0,05, діапазон зміни попереднього натягу становить 43,1%. Тобто, якщо є невеликі відмінності в обробці поверхні болтів, припускаючи, що коефіцієнт тертя збільшується на 0,05, осьове попереднє натяг становить лише 57% від початкового, що призведе до серйозних потенційних загроз безпеки для надійності болтових з’єднань. Тому дослідженням коефіцієнта тертя різьбових пар необхідно приділити повну увагу.
II. Аналіз впливу обробки поверхні на коефіцієнт крутного моменту
За допомогою багато-функціональної системи аналізу кріплення болтів можна виміряти силу затиску, загальний крутний момент і крутний момент на парі різьби під час процесу затягування болтів, що може точно та в режимі реального часу відобразити співвідношення між силою затиску та крутним моментом і водночас виміряти коефіцієнт тертярізьба болтаі опорна поверхня головки болта. Аналіз даних показує, що товщина оцинкованого шару мало впливає на коефіцієнт тертя головки болта, але має значний вплив на коефіцієнт тертя різьби, який, зрештою, також має значний вплив на коефіцієнт крутного моменту.
III. Вплив обробки поверхні на допустиму міцність болтів
Під час затягування різьбові кріплення зазнають комбінованої напруги кручення-. Відповідно до третьої теорії міцності допустиме еквівалентне напруження різьбового кріплення можна отримати за формулою (9):
Коли різьбові кріплення затягуються, загальний крутний момент ділиться на три частини: споживання тертя на опорній поверхні болта, споживання тертя різьби та споживання попереднього натягу. Серед них споживання тертя на опорній поверхні болта та споживання тертя різьблення змусять стрижневу частину різьбового кріплення нести напругу зсуву кручення, а споживання попереднього натягу змусить стрижневу частину різьбового кріплення створювати фактичне напруження розтягу. Еквівалентна напруга розтягування, яку може витримати болт, є фіксованою і не повинна перевищувати межу текучості болта. Таким чином, зменшення торсійної напруги зсуву, яку несе стрижнева частинарізьбове кріпленняможе збільшити напругу розтягування, створювану фактичним попереднім натягом, тобто, зменшуючи споживання тертя на опорній поверхні болта та споживання тертя різьби, крутний момент максимально перетворюється на попереднє натяг.
Аналіз коефіцієнта тертя показує, що болти з малим коефіцієнтом тертя можуть отримати більший осьовий попередній натяг шляхом застосування невеликого крутного моменту, що має велике значення для економії споживання енергії та підвищення ефективності роботи болтів.
IV. Фактори, що впливають на характеристики затягування болтів
(1) Аналіз показує, що коефіцієнт тертя має значний вплив на розподіл енергії у споживанні тертя опорної поверхні болта, споживанні тертя різьблення та споживанні роботи попереднього натягу під час процесу затягування. Невелика зміна коефіцієнта тертя спричинить значні коливання попереднього натягу.
(2) Завдяки експериментальному аналізу взаємозв’язку між різними обробками поверхні та коефіцієнтом тертя різьбових кріплень, а також крутним моментом-попереднього натягу, отримано правила впливу товщини оцинкованого шару та різних хромованих обробок на коефіцієнт тертя та коефіцієнт крутного моменту: чим більша товщина покриття, тим вищий коефіцієнт тертя; коефіцієнт тертя болтів, оброблених хроматом C2C, набагато більший, ніж у болтів, оброблених хроматом C2D.
(3) У порівнянні з болтами, обробленими хроматом C2C, використання болтів, оброблених хроматом C2D, може зменшити споживання крутного моменту на тертя опорної поверхні болта та різьби та отримати більший осьовий попередній натяг, що має велике значення для економії споживання енергії та підвищення ефективності роботи болтів.
